(共45张PPT)
第二节 氮及其化合物
目
标
素
养
1.知道自然界中氮循环的基本过程,认识氮循环过程中的重要物质。
2.熟知一氧化氮和二氧化氮的性质,了解自然界中形成硝酸的过程。
3.通过实验知道氨的溶解性、氨与水和酸的反应。
4.通过分析化合价认识氨的还原性。
5.通过实验,知道铵盐的性质、N的检验以及氨的实验室制法。
6.掌握硝酸的物理性质和化学性质。
7.了解人类活动对氮循环的影响,知道酸雨产生的原因和危害。
8.了解如何减少氮氧化物的排放,树立环境保护意识。
知
识
概
览
第1课时
氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
一、氮气和氮的固定
1.氮原子在周期表中的位置。
氮元素位于元素周期表第 二 周期第 ⅤA 族。氮原子的最外电子层有5个电子,既 不容易 得到3个电子,也
不容易 失去5个电子,一般通过 共用电子对 与其他原子相互结合构成物质。?
2.N2的性质。
(1)氮气的物理性质。
(2)氮气的化学性质。
在一定条件下,可以与氧气、氢气、镁等反应,分别写出反应的化学方程式。
通常情况下N2化学性质稳定的原因是什么?
提示:氮分子是由氮原子构成的双原子分子,两个氮原子之间共用三对电子,使每个氮原子均达到稳定结构,要破坏这种牢固的结合需要很高的能量,所以通常情况下N2的化学性质很稳定。
3.自然界中氮的存在和氮的固定。
二、一氧化氮与二氧化氮
1.NO与NO2性质比较。
2.NO的检验。
反应原理: 2NO+O2==2NO2 ,
现象: 无色气体变红棕色气体 。?
一
NOx与O2、水反应的计算
重难归纳
氮的氧化物溶于水的计算有以下几种情况:
1.NO2或NO2和N2的混合气体溶于水时可依据:
3NO2+H2O==2HNO3+NO,利用气体体积差值进行计算。
2.NO2和O2的混合气体、NO和O2的混合气体与水反应的化学方程式为
3NO2+H2O==2HNO3+NO
①
2NO+O2==2NO2
②
由方程式①×2+②得:4NO2+O2+2H2O==4HNO3
③
由方程式①×2+②×3得:4NO+3O2+2H2O==4HNO3
④
3.NO2和O2混合后溶于水时,由4NO2+O2+2H2O==4HNO3可知,当体积比
4.NO和O2混合后溶于水时,其反应关系式是4NO+3O2+2H2O==4HNO3,
5.NO、NO2、O2三种气体混合后通入水中时,可先求出NO2与H2O反应生成的NO的体积,再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积,再进行计算。
(1)鉴别NO2与溴蒸气的方法(注意:不能用淀粉KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别)。
提示:将气体通入AgNO3溶液中,出现气体颜色消失同时产生淡黄色沉淀的是溴蒸气,将气体通入AgNO3溶液中,气体颜色消失同时无其他现象的是二氧化氮气体。
(2)比较NO和NO2的收集方法。
提示:气体收集要考虑到气体密度大小、溶解性、能否发生反应等方面。常温下NO易与O2反应,收集NO只能用排水法而不能用排空气法。NO2易与水反应且密度比空气大,收集NO2不能用排水法,只能用向上排空气法。
典例剖析
按图进行实验。试管中装有12
mL
NO,然后间歇而又缓慢地通入8
mL
O2,下列是有关最终状态的描述:
①试管内气体呈红棕色 ②试管内气体呈无色
③试管内液面不变 ④试管内液面上升
⑤试管内气体是O2 ⑥试管内气体是NO
其中正确的是( )。
A.①③
B.②④⑤
C.②④⑥
D.②③⑤
答案:C
学以致用
1.在一定条件下,将m体积NO与n体积O2先后通入倒立在水中且盛满水的容器中,充分反应后,容器内残留
体积的气体,该气体与空气接触后变为红棕色,则m与n的比值为( )。
A.3∶2
B.2∶3
C.8∶3
D.3∶8
答案:C
2.将容积为50
mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体,将量筒倒置在盛满水的水槽里,一段时间后,量筒里剩余气体体积为5
mL。则原混合气体中NO2和O2体积比可能是
或 。?
答案:18∶7 43∶7
解析:NO或NO2与O2和水的反应计算关系式可由下列化学方程式推导出来。
若剩余的5
mL气体为O2,则参加反应③的NO2和O2的总体积为50
mL-5
mL=45
mL,则原混合气体里,NO2的体积为45
mL×
=36
mL,O2的体积为50
mL-36
mL=14
mL,即NO2与O2的体积比为36∶14=18∶7。
若剩余的5
mL气体为NO,由②式得过量的NO2体积为15
mL,则发生反应③的NO2和O2的总体积为50
mL-15
mL=35
mL,则原混合气体里,O2的体积为35
mL×
=7
mL,NO2的体积为50
mL-7
mL=43
mL,即NO2与O2的体积比为43∶7。
规律总结
解答氮的氧化物溶于水这类题型常用的三种方法——讨论法、差量法、守恒法。
(1)讨论法:由于某一条件的不确定,结果可能是两个或两个以上,这类题需要用讨论的方法解决。
(2)差量法:差量法是根据化学反应中反应物和生成物的相差量跟反应物的消耗量或生成物的增加量之间的比例关系为解题思路而建立起来的解题方法。解题的关键是找准变化量,把题中的已知差量与化学方程式中的化学计量数对应的差量列出比例关系,进行计算,这是一种简捷的解题方法。
(3)电子守恒法:NOx转化为硝酸时要失去电子,如果是NOx与O2混合,则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
二
NO2性质的实验探究
重难归纳
民间有谚语:“雷雨发庄稼。”即在雷雨过后,庄稼生长得更旺盛,其中蕴含了什么化学原理?请写出相关的化学方程式。
提示:有关反应的化学方程式为:
由于生成的硝酸与土壤中的矿物质作用,生成硝酸盐,为土壤补充了氮肥,所以庄稼长得更旺盛。
典例剖析
为了有效实现NO和NO2的相互转化,设计如下实验:按图组装好实验装置,并检查装置的气密性,实验前用排水法收集半瓶NO气体。
(1)打开弹簧夹,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。关上弹簧夹,首先观察到烧瓶中的现象为 ,产生此现象的化学方程式为 。?
(2)轻轻摇动烧瓶,观察到烧瓶中的现象为
①
;?
②
。?
产生此现象的化学方程式为?
。?
学以致用
如图所示,试管中盛装的气体呈红棕色,当倒扣在盛有水的水槽中时,试管内液面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中液面继续上升,经过多次重复后,试管被水充满,对原试管中盛装的气体的说法正确的是( )。
A.可能是N2和NO2的混合气体
B.一定是NO2气体
C.可能是NO与NO2的混合气体
D.只可能是NO2一种气体
答案:C
解析:试管内气体为红棕色,故一定含有NO2,也可能含有NO,因为2NO+O2==2NO2,生成的NO2又可与水反应,使液面上升,
NO2、O2与水反应的化学方程式为4NO2+O2+2H2O==4HNO3,故当试管内气体为NO2或NO2与NO的混合气体时,通入适量O2,最终试管内可完全充满液体。由于N2不溶于水,故不可能含有N2。由此可知答案为C。
1.(双选)下列物质能由两种单质直接化合生成的是( )。
A.Cu2S
B.NO2
C.SO3
D.NH3
答案:AD
解析:A项,Cu与S单质反应生成的是Cu2S,可由两种单质直接化合生成,故A正确;B项,氮气与氧气直接化合生成的是NO,不是NO2,故B错误;C项,S单质与氧气反应生成的是SO2,SO2与氧气进一步反应生成SO3,故C错误;D项,氮气与氢气在一定条件下可直接化合生成NH3,故D正确。
2.发射“天宫一号”的运载火箭,其推进剂引燃后发生剧烈反应,产生大量高温无色气体(CO2、H2O、N2、NO),从火箭尾部喷出。但在发射现场看到火箭尾部喷出大量红棕色烟,产生红棕色烟的原因是( )。
A.NO遇空气生成NO2
B.高温下N2遇空气生成NO2
C.CO2与N2反应生成CO和NO2
D.NO和H2O反应生成H2和NO2
答案:A
解析:NO与空气中的氧气反应生成NO2,NO2是红棕色气体,所以在发射现场看到火箭喷射出大量红棕色烟。
3.(双选)对3NO2+H2O==2HNO3+NO反应的下列说法正确的是( )。
A.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2
B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C.NO2是氧化剂,H2O是还原剂
D.在反应中若有6
mol
NO2参与反应,有4
mol电子发生转移
答案:AD
解析:该反应中N元素的化合价由+4价变为+5价和+2价,所以生成硝酸的二氧化氮是还原剂,其化学计量数是2,生成NO的二氧化氮是氧化剂,其化学计量数是1,所以氧化剂和还原剂的物质的量、质量之比都是1∶2,故A正确;该反应中氧化产物是硝酸,还原产物是NO,所以氧化产物和还原产物的物质的量之比是2∶1,故B错误;该反应中N元素的化合价由+4价变为+5价和+2价,所以二氧化氮既是氧化剂又是还原剂,水中各元素化合价都不变,所以既不是氧化剂又不是还原剂,故C错误;在反应中若有6
mol
NO2参与反应,有4
mol电子发生转移,故D正确。
4.将充满NO2和O2的量筒倒立于盛有水的水槽中,经过一段时间后,水上升到量筒容积的一半处停止,则剩余气体的成分是( )。
A.NO2
B.NO
C.O2
D.NO或O2
答案:C
5.在标准状况下,将O2和NO2按1∶4体积比充满干燥烧瓶,把烧瓶倒置于水中,瓶内液体逐渐上升,假设烧瓶内溶液不扩散,最终烧瓶内所得溶液溶质的物质的量浓度为( )。
答案:C
6.如图所示,室温下向盛有3.0
mL
NO的试管中缓缓通入1.5
mL
O2(所有气体体积均在标准状况下测定)。?
试回答下列问题:
(1)写出观察到的现象(可不写满,也可补充):
①
;?
②
;?
③
。?
(2)最终试管中剩余的气体是 ,体积为 。?
答案:(1)①通入O2,试管内气体颜色变为红棕色
②试管内液面升高 ③最后试管内有无色气体剩余
(2)NO 1.0
mL
解析:试管中通入O2,NO与O2反应生成NO2,气体颜色变为红棕色,NO2与水反应生成NO和HNO3,液面上升。根据反应4NO+3O2+2H2O==4HNO3,1.5
mL
O2完全反应消耗2.0
mL
NO,故最后剩余气体为NO,体积为3.0
mL-2.0
mL=1.0
mL。(共52张PPT)
第3课时 硝酸 酸雨及防治
一、硝酸
1.硝酸物理性质。
2.硝酸化学性质。
(1)酸的通性。
(2)不稳定性。
①不稳定性:
浓硝酸受热或见光易分解,化学方程式为
②保存方法:保存在 棕色 试剂瓶里,放置在 阴凉处 。
纯硝酸为无色液体,浓硝酸溶液一般呈现黄色,如何消除浓硝酸的黄色?
提示:由于HNO3分解产生的NO2又溶于其中,故浓硝酸一般呈黄色,向浓硝酸中通入O2,可以消除其黄色。
(3)强氧化性。
硝酸—
二、酸雨及防治
1.酸雨的形成。
二氧化硫、氮氧化物以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水会形成酸雨。酸雨的pH 小于5.6 。?
2.酸雨的危害。
(1)直接损伤农作物。
(2)破坏森林和草原。
(3)使土壤、湖泊酸化。
(4)加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。
3.酸雨的防治。
(1)减少化石燃料的燃烧。
(2)对二氧化硫和氮氧化物的排放加以控制。
酸雨的判断标准和成因是什么?
提示:(1)判断标准:pH<5.6的降雨。
(2)成因:主要是大气中的SO2和NO2溶于水形成的。
一
通过实验探究硝酸的氧化性
重难归纳
[实验装置]
[实验记录]
(1)金属活动性顺序中排在氢前的金属与酸反应一定产生氢气吗?金属活动性顺序中排在氢后的金属与酸一定不反应吗?
提示:均不一定。如Fe与HNO3反应不产生氢气,Cu等金属与浓、稀硝酸均可以反应。
(2)Fe、Al在常温下不能溶于浓硝酸中,是因为Fe、Al不能与浓硝酸发生反应吗?
提示:不是。Fe、Al等金属与浓硝酸在常温下发生钝化现象,因而不能溶解,但是钝化不代表不反应,而是在浓硝酸的作用下Fe、Al表面形成了一层致密的氧化膜,阻止了反应的进一步发生,但在加热条件下可以剧烈反应。
(3)Fe与稀硝酸反应时的产物与两者的用量有何关系?
(4)金属与硝酸的反应中,硝酸起什么作用?分别是如何体现的?
提示:①强氧化性:HNO3中+5价的氮元素有很强的得电子能力,如将Fe氧化为高价态的Fe3+。
②酸性:生成了盐类物质,如Fe(NO3)3、Al(NO3)3。
典例剖析
简要回答下列问题。
(1)在浓硝酸中放入铜片。
①开始时反应的化学方程式为?
。?
②若铜有剩余,则反应将要结束时的化学方程式为
?
。?
③待反应停止后,再加入少量25%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,其原因是??
。?
(2)在100
mL混合酸中,c(HNO3)=0.4
mol·L-1,c(H2SO4)=0.2
mol·L-1,向其中加入2.56
g铜粉,微热,待充分反应后,溶液中Cu2+的物质的量浓度为 。?
(3)14
g铜、银合金与一定量某浓度的硝酸反应,将放出的气体与1.12
L(标准状况下)氧气混合通入水中,恰好全部被水吸收,则合金中铜的质量是
g。?
(3)根据题意,其反应过程为:
?
所以整个过程中14
g
Cu、Ag失去电子总数等于0.05
mol
O2得到的电子总数。
学以致用
1.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )。
答案:B
解析:稀硝酸与铁粉反应,铁首先被氧化成Fe3+,过量铁粉将Fe3+还原,最终得到Fe2+,滴入KSCN溶液不显红色,A错误;常温下,Fe、Al在浓硝酸或浓硫酸中发生钝化,生成致密的保护膜阻止了反应进行,B正确;Al箔能与稀硝酸反应放出气体,C错误;浓硝酸具有氧化性,能使紫色石蕊试纸先变红后褪色,D错误。
2.将一定质量铁粉加入100
mL某浓度的稀硝酸中充分反应。容器中剩有m
g的铁粉,收集到448
mL
NO气体(标准状况)。
(1)所得溶液中溶质的化学式是 ;?
(2)原稀硝酸中c(HNO3)=
mol·L-1。?
答案:(1)Fe(NO3)2
(2)0.8
解析:因铁粉有剩余,故反应产物为Fe(NO3)2。
8HNO3(稀)+3Fe==3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
8
mol
44
800
mL
n(HNO3)
448
mL
n(HNO3)=0.08
mol,c(HNO3)=0.8
mol·L-1。
二
酸雨及防治
重难归纳
1.酸雨的成因。
是不是只要雨水的pH小于7就是酸雨?用氢氧化钠溶液吸收氮的氧化物时,需要将一氧化氮和二氧化氮的混合物全部吸收,对于两者的物质的量关系有什么要求?
提示:因为二氧化碳溶解在雨水中生成的碳酸显酸性,所以雨水的pH小于7,但不一定是酸雨,雨水的pH小于5.6才是酸雨;根据两者的混合物与氢氧化钠反应的比例关系可知,只有二氧化氮与一氧化氮的物质的量之比大于或者等于1,才可以完全被碱液吸收;如果一氧化氮过量,则可以通入适量的氧气使两者的混合物完全被碱液吸收。
典例剖析
硝酸工业尾气中含有高浓度的NO和NO2,它们都是大气的重要污染物。已知某厂排放的尾气中NO、NO2的体积比为1∶1,该厂采用NaOH溶液来处理该尾气,处理后所得溶液中只有一种含氮的钠盐。则该含氮的钠盐中,氮元素的化合价为( )。
A.-3价
B.+1价
C.+3价
D.+5价
答案:C
解析:NO、NO2的体积比为1∶1,两者与NaOH反应的化学方程式为NO2+NO+2NaOH==2NaNO2+H2O,生成的NaNO2中氮的价态是+3价。
学以致用
1.X、Y、Z三种气体都能对大气造成污染,在工业上都可以用碱液吸收。已知X是化石燃料燃烧产物之一,是形成酸雨的主要物质;Y是一种单质,它的水溶液具有漂白作用;Z是硝酸工业和汽车尾气中的有害物质之一,能与水反应。请写出下列物质反应的化学方程式。
(1)X在一定条件下与氧气反应:?
;?
(2)Y与氢氧化钠溶液的反应:?
;?
(3)Z与水的反应:?
。?
解析:据题意可知,形成酸雨的主要物质,是燃烧化石燃料所得,则X是SO2;氯水具有漂白性,则Y是Cl2;NO2是硝酸工业和汽车尾气的有害成分之一,且易溶于水,Z是NO2。
2.汽车尾气(含碳氢化合物、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源之一。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个催化转化器(用Pt、Pd合金作催化剂),它的特点是使CO与NO反应,生成可参与大气循环的无毒气体,并促使汽油充分燃烧及SO2的转化。
(1)汽车尾气中导致酸雨形成的主要物质是 。
(2)写出在催化剂的作用下CO与NO反应的化学方程式:
?
。
(3)使用“催化转化器”的缺点是在一定程度上提高了排放废气的酸度,有可能促进了酸雨的形成,其原因是? 。?
(4)控制城市空气污染源的方法有 (填字母)。?
A.植树造林
B.开发氢能源
C.使用电动车
D.使用无铅汽油
答案:(1)SO2、NO
(3)反应除生成了N2外,还生成了增加空气酸度的SO3
(4)BC
解析:(1)汽车尾气中导致酸雨形成的主要物质是SO2、NO。(2)从题目叙述中“它能使CO与NO反应,生成可参与大气生态循环的无毒气体”,可推出该反应为2CO+2NO
N2+2CO2。(3)使用“催化转化器”促进SO2转化为SO3,而SO3与H2O化合生成H2SO4,提高了空气的酸度,促进了酸雨的形成。(4)控制城市空气污染源的方法是从控制空气污染物的排放上采取措施。植树造林能控制CO2量的增加,但不能消除污染物;使用无铅汽油也不能消除汽车尾气的排放,选B、C。
1.下列有关酸雨说法不正确的是( )。
A.酸雨形成过程中一定有氧化还原反应发生
B.煤和石油的燃烧是酸雨污染物的唯一来源
C.二氧化硫以及氮氧化物是形成酸雨的主要因素
D.酸雨的危害有使土壤、湖泊酸化以及加速建筑物、桥梁的腐蚀等
答案:B
解析:二氧化硫、氮氧化物经过复杂的大气化学反应,被雨水吸收溶解而形成硫酸或硝酸型酸雨,则一定有氧化还原反应发生,
故A正确;汽车尾气中的氮氧化物也能形成硝酸型酸雨,故B错误;二氧化硫、二氧化氮经过复杂的大气化学反应,被雨水吸收溶解而形成酸雨,故C正确;pH<5.6的雨水称为酸雨,酸雨对农作物、桥梁、建筑物等有破坏作用,故D正确。
2.如图所示,夹子开始处于关闭状态,将液体A滴入试管②与气体B充分反应,打开夹子,发现试管①内的水立刻沸腾了。则液体A和气体B的组合不可能是下列的( )。
A.亚硫酸钠溶液、氯气
B.水、二氧化氮
C.水、一氧化氮
D.氢氧化钠溶液、二氧化碳
答案:C
解析:①中水沸腾说明①中气体压强减小,在C项中水与NO不反应,不能使气体压强减小。
3.(双选)下列有关硝酸化学性质的叙述中,正确的是( )。
A.浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色
B.硝酸能与Fe3O4反应,体现了硝酸的氧化性和酸性
C.硝酸可与Na2S反应制得H2S气体
D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色
答案:BD
解析:硝酸是一种具有强氧化性的强酸,并且浓度越大,氧化性越强。硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,故选项A错误;硝酸是一种强氧化性酸,可氧化许多还原性物质,因此硝酸与Fe3O4反应时表现氧化性和酸性,与Na2S反应不能生成H2S,所以选项B正确,C错误;浓硝酸呈黄色,是因为分解出的NO2又溶于了硝酸,选项D正确。
4.用题图所示装置制取、提纯并收集表中的四种气体(表中a、b、c表示相应仪器中加入的试剂),其中可行的是( )。
答案:D
解析:A项,NO2能与氢氧化钠溶液反应,收集不到NO2气体,错误;B项,铜与浓硫酸反应需要加热,且SO2能被酸性KMnO4溶液氧化,故不能用酸性KMnO4溶液除杂,错误;C项,碱石灰是固体干燥剂,应放在干燥管中,且不能用向上排空气法收集NH3,错误;D项,H2O2溶液在MnO2的催化作用下分解放出O2,
O2能用浓硫酸干燥,且O2的密度大于空气的密度,故O2可用向上排气法收集,正确。
5.氮氧化物进入大气后,不仅会形成硝酸型酸雨,还可能形成光化学烟雾,应对含有氮氧化物的废气进行处理。
(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:
在反应①中,氧化剂是 ,还原剂是 。在反应②中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。?
(2)由反应②判断二氧化氮 (填“是”或“不是”)酸性氧化物,原因是 ?
。?
(3)目前有一种治理方法是在一定条件下,用氨气将二氧化氮转化为无污染的物质,请写出该反应的化学方程式:
?
。该反应中,氧化剂是 ,氧化产物是 ,生成1.4
mol氮气时,转移电子的物质的量为 。?
(4)为了保护环境,工业上常通入NH3,使氮的氧化物与氨反应转化为无毒的N2。现有NO2和NO的混合气体3
L,通入3
L(同温同压下)NH3,恰好使其完全转化为N2,则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为 。?
答案:(1)NO2 NO 1∶1
(2)不是 二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化合价发生变化
(3)6NO2+8NH3
7N2+12H2O NO2 N2 4.8
mol
(4)1∶1
解析:(1)在反应①中NO2中的氮元素化合价降低,NO2做氧化剂,NO中氮元素化合价升高,NO做还原剂;在反应②中氧化剂和还原剂都是NO2,它们的物质的量之比为1∶1。
(2)二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化合价发生变化,二氧化氮不是酸性氧化物。
(3)根据原子守恒定律结合题目信息可知,氨气与二氧化氮反应后生成的无污染的物质为氮气和水。NO2中+4价的N被NH3中-3价的N还原为N2中0价的N,剩下的氢、氧元素结合成水,因而氧化剂是NO2,氧化产物、还原产物均为N2;生成7
mol
N2时,转移电子24
mol,则生成1.4
mol
N2时,转移电子4.8
mol。
(4)NO2和NO的混合气体用NOx表示,其与NH3反应的化学方程式为6NOx+4xNH3==(3+2x)N2+6xH2O,4x=6,所以x=1.5,原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为1∶1。(共36张PPT)
第2课时
硫酸 不同价态含硫物质的转化
一、浓硫酸的特性
浓硫酸的脱水性与吸水性的区别是什么?
提示:浓硫酸吸水性和脱水性的本质区别是看与浓硫酸接触的物质中是否含有“H2O”。即“有H2O则吸,无H2O则脱”。
二、硫酸根离子的检验
三、不同价态含硫物质的转化
1.硫元素的化合价与物质氧化性、还原性的关系。
价态:
↓
↓
↓
↓
性质:只有还原性既有氧化性又有还原性只有氧化性
低价态
高价态
2.不同价态含硫物质的相互转化关系。
一
浓硫酸的特性
重难归纳
1.吸水性:浓硫酸可以吸收空气或其他气体中的水蒸气、液体中的水及结晶水合物中的结晶水,故常用作干燥剂。
2.脱水性:浓硫酸能将有机化合物中的氢、氧元素按2∶1的比例脱出生成H2O。
将一定量的蔗糖放入小烧杯中,加入浓硫酸,观察到的现象是白色蔗糖变黑、体积膨胀,产生大量白雾,放出有刺激性气味的气体,发生反应的化学方程式是
3.强氧化性。
(1)与金属反应(与铜的反应)。
(2)与非金属反应。
浓硫酸与碳反应的化学方程式是
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O。
浓硫酸、稀硫酸的氧化性区别在哪里?
提示:浓硫酸与稀硫酸氧化性的区别:
典例剖析
在5
mL物质的量浓度为18
mol·L-1的硫酸中加入足量铜片并加热,充分反应。下列说法正确的是( )。
A.有0.09
mol的H2SO4被还原
B.有0.045
mol的H2SO4被还原
C.充分反应后体系无硫酸剩余
D.消耗的铜的质量一定小于2.88
g
答案:D
解析:浓硫酸与铜可发生氧化还原反应,而稀硫酸与铜不发生反应。浓硫酸与铜反应时,随着反应进行,H2SO4逐渐消耗,其浓度也逐渐下降,当硫酸由浓变稀时反应就会停止。因此,参加反应的H2SO4实际量要比理论计算值小。据题n(H2SO4)
=0.005
L×18
mol·L-1=0.09
mol,参加反应的n(H2SO4)<0.09
mol,被还原的H2SO4小于0.045
mol,参加反应的铜小于2.88
g。
除Au、Pt之外的所有金属,在加热的条件下均能与浓硫酸发生反应,但不放出H2,浓硫酸的还原产物一般是SO2。假定金属M在生成物中为+n价,则由2M+2nH2SO4(浓)
M2(SO4)n
+nSO2↑+2nH2O知,理论上被还原的H2SO4占参加反应H2SO4总量的
。
(1)活泼金
学以致用
1.(双选)下列关于鉴别1
mol·L-1的稀硫酸和98%的浓硫酸的叙述正确的是( )。
A.常温下测定两溶液的导电能力,导电能力强的是浓硫酸
B.常温下可以用铜片鉴别两种溶液
C.利用无水硫酸铜可以鉴别两种溶液
D.两溶液敞口放置在空气中一段时间后,质量明显增大的是浓硫酸
答案:CD
解析:稀硫酸中H2SO4完全电离,浓硫酸中由于水很少,H2SO4几乎没有电离,故稀硫酸中离子浓度较大,因此常温下测定两溶液的导电能力,导电能力强的是稀硫酸,故A错误;常温下铜与稀硫酸和浓硫酸都不反应,不能鉴别两种溶液,故B错误;无水硫酸铜在浓硫酸中不溶解,呈白色,在稀硫酸中溶于水,溶液呈蓝色,故C正确;浓硫酸具有吸水性,两溶液敞口放置在空气中一段时间后,质量明显增大的是浓硫酸,故D正确。
2.用下图所示装置进行下列实验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与结论相符的是( )。
答案:D
解析:将浓硫酸滴入浓盐酸中,浓硫酸被稀释,放出大量的热,促进了氯化氢的逸出,A项错误;浓硫酸与铜反应需在加热条件下进行,B项错误;浓硫酸使CuSO4·5H2O失去结晶水,表现的是浓硫酸的吸水性,该变化为化学变化,C项错误;浓硫酸具有脱水性,可使蔗糖炭化,并放出大量的热,进而与生成的碳反应生成SO2,D项正确。
二
硫酸根离子的检验
重难归纳
硫酸根离子的检验实验。
检验硫酸根离子时,为什么要先用盐酸酸化?
典例剖析
用下面的方案进行某些离子的检验,其中方案设计最严密的是( )。
答案:B
学以致用
下列说法正确的是( )。
A.配制稀硫酸的操作是先将浓硫酸加入烧杯中,后倒入蒸馏水
B.浓硫酸溅到皮肤上时立即用稀NaOH溶液冲洗
C.浓硫酸滴入蔗糖固体中,将产生的气体通入溴水,溴水褪色,说明浓硫酸具有脱水性、强氧化性
答案:C
1.浓硫酸有许多重要的性质,在与含有水分的蔗糖作用过程中未表现出的性质是( )。
A.酸性
B.脱水性
C.吸水性
D.强氧化性
答案:A
解析:浓硫酸与含有水分的蔗糖作用的过程中,首先表现出吸水性;放出的热量促使浓硫酸将蔗糖脱水炭化,表现出脱水性;生成的碳又与浓硫酸发生氧化还原反应产生CO2、SO2等气体,使体积迅速膨胀。可见整个过程中浓硫酸未表现出酸性。
2.浓硫酸是常用的干燥剂,都能用浓硫酸干燥的一组气体是
( )。
A.CH4、H2、H2S
B.CO2、SO2、Cl2
C.CO、HCl、HBr
D.CO2、H2、H2S
答案:B
解析:能与浓硫酸反应的气体不能用浓硫酸来干燥,HBr和H2S具有强还原性,能被浓硫酸氧化。B项符合要求。
3.将浓硫酸与下列物质作用时,既表现出强氧化性,又表现出酸性的是( )。
①红热的木炭 ②H2S气体 ③Cu ④FeO ⑤使木材炭化 ⑥CuSO4·5H2O
A.③④
B.①②⑤
C.①②③④⑥
D.以上答案均不正确
答案:A
解析:与木炭、H2S反应时浓硫酸只表现出强氧化性;使木材炭化时浓硫酸表现出脱水性;与CuSO4·5H2O作用时浓硫酸只表现出吸水性。③和④满足题意。
4.硫在空气中燃烧生成气体A,把A溶于水生成B。向B的溶液中滴加溴水,溴水褪色,B变成C。在C的溶液里加Na2S产生气体D。把D通入B的溶液中得淡黄色沉淀E。A、B、C、D、E按顺序排列正确的是( )。
A.SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S
B.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S
C.SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3
D.SO3、H2SO4、H2SO3、SO3、Na2S2O3
答案:B
解析:S在空气中的燃烧产物为SO2,SO2溶于水得H2SO3,
H2SO3被溴水氧化为H2SO4,H2SO4与Na2S反应产生H2S,H2S通入H2SO3溶液中得单质S。
5.长期存放的亚硫酸钠可能会被部分氧化,现通过实验来测定某无水亚硫酸钠试剂的纯度。实验步骤如下:
①称量a
g样品,置于烧杯中。
②加入适量蒸馏水,使样品溶解。
③加入稀盐酸,使溶液呈强酸性,再加过量的BaCl2溶液。
④过滤,用蒸馏水洗涤沉淀。
⑤加热干燥沉淀物。
⑥将沉淀物冷却至室温后,称量。
⑦重复⑤⑥操作直到合格,最后得到b
g固体。
回答下列问题:
(1)本实验中是否能用BaCO3代替BaCl2?
;
其理由是
。?
(2)步骤③中加盐酸使溶液呈强酸性的目的是
。?
(3)步骤⑦的“合格”标准是
。?
(4)实验测得样品中无水亚硫酸钠占原有样品的质量分数是
。(列出算式,不需化简)?
答案:(1)不能 BaCO3本身是难溶物
(2)保证得到的沉淀都是BaSO4,没有BaSO3
(3)连续两次称量的质量不变
解析:Na2SO3容易被空气中的O2氧化为Na2SO4,但a
g样品配成溶液加入盐酸后,Na2SO3已经转化为SO2,再加BaCl2就只得BaSO4沉淀。通过BaSO4的质量b
g求出变质生成的Na2SO4的质量即可。(共13张PPT)
实验活动5 不同价态含硫物质的转化
一、实验准备
(一)实验目的
1.通过实验加深对硫及其化合物性质的认识。
2.应用氧化还原反应原理实现不同价态含硫物质的转化。
3.能通过实验现象的观察,分析实验原理并提高学生自身研究问题的能力。
4.通过实验装置的组装,增加环境污染的防护意识。
(二)实验原理
1.通过Na2S与H2SO3、KMnO4反应现象的观察,分析负二价硫的还原性。
2.已知反应Cu+2H2SO4(浓)
2H2O+CuSO4+SO2↑,通过二氧化硫的漂白性实验和溶液变蓝色,从而证明铜与浓硫酸发生了氧化还原反应,实现了正六价硫向正四价硫的转化。
(三)实验用品
1.仪器:试管、托盘天平、量筒、酒精灯、铁架台、试管架、橡胶塞、乳胶管、胶头滴管、玻璃导管、石棉网(或陶土网)、玻璃棒、药匙、棉花、镊子、火柴。
2.药品:浓硫酸、铜片、硫粉、铁粉、Na2S溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、H2SO3溶液、品红溶液。
二、探究过程
(一)实验步骤
1.在两支试管中分别加入1
mL
Na2S溶液,向其中一支边振荡边滴加H2SO3溶液,另一支边振荡边滴加酸性KMnO4溶液,用浸有NaOH溶液的棉团分别塞住两个试管口,观察并记录实验现象。
2.如下图所示连接仪器装置,向试管中加入1
mL浓硫酸和一小块铜片,塞上带导管的单孔橡胶塞,加热,观察并记录实验现象。
3.将0.5
g硫粉和1.0
g铁粉均匀混合,放在石棉网(或陶土网)上堆成条状,用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端,当混合物成红热状态时,移开玻璃棒,观察并记录实验现象。
(二)数据处理
1.实验现象:
2.结论:
答案:略。
(三)实验注意事项
1.实验时要注意污染性气体的处理。
2.实验时要注意装置气密性的检查。
三、思考与交流
1.通过Na2S溶液分别与H2SO3溶液、酸性KMnO4溶液反应的实验现象,请你利用氧化还原反应的知识分析负二价硫的还原性、正四价硫的氧化性。
答案:Na2S溶液与H2SO3溶液反应生成淡黄色的硫沉淀,说明正四价的硫具有氧化性,负二价的硫具有还原性。Na2S溶液与酸性KMnO4溶液反应,酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去,生成淡黄色沉淀,说明负二价的硫可以被强氧化剂氧化。
2.浓硫酸与铜发生反应,铜片溶解,有刺激性气味的气体生成,说明了什么问题?
答案:证明浓硫酸中正六价硫的氧化性很强,能氧化活动性很弱的金属铜。
3.通过什么现象可以判断硫单质与铁单质发生了反应?该反应是放热反应还是吸热反应?反应过程中还可能发生哪些反应?
答案:停止加热后,药品继续保持红热,说明反应继续进行,该反应为放热反应,单质硫具备一定的氧化性。可能发生的反应:(共46张PPT)
第一节 硫及其化合物
目
标
素
养
1.了解含硫元素的物质在自然界中的存在以及含硫物质的主要来源。
2.掌握硫单质和二氧化硫的性质及应用。
3.针对硫和二氧化硫的性质,设计实验方案,基于实验事实得出结论,培养科学探究与创新意识。
4.认识硫酸的强氧化性。
5.通过实验探究不同价态硫元素的相互转化,掌握运用氧化还原反应寻找合适的氧化剂和还原剂。
知
识
概
览
第1课时 硫和二氧化硫
硫和二氧化硫
1.硫元素位于元素周期表的第 三 周期第 ⅥA 族。与同主族的氧元素相比,硫元素的原子多一个电子层, 得 电子能力相对较弱,而 失 电子能力相对较强。?
2.硫的物理性质。
3.硫的化学性质(写出下列反应的化学方程式)。
硫—
能证明硫的氧化性比氯气的氧化性弱的实验事实有哪些?
提示:①与Fe反应,产物中Fe的价态不同:
③最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H2SO4。
④硫必须在加热条件下或形成硫蒸气才能与氢气反应,而氯气在光照或加热条件下即能与氢气反应,且稳定性HCl>H2S。
⑤在元素周期表中,同一周期元素从左到右非金属性逐渐增强,对应单质的氧化性逐渐增强。
4.二氧化硫(SO2)。
(1)物理性质。
(2)化学性质(写出各步反应的化学方程式)。
(3)用途。
二氧化硫具有 漂白 作用,工业上用来漂白纸浆、毛、丝等;还可以用于杀菌消毒和作食品添加剂。?
可逆反应的特点是什么?
提示:①相同条件下正、逆反应同时进行。
②可逆反应体系中,与化学反应有关的各种物质共存。
一
从物质类别和元素化合价两角度理解硫单质的化学性质
重难归纳
(1)硫与金属反应规律。
①硫在一定条件下与大多数金属反应生成相应的金属硫化物。
②硫与变价金属反应生成低价态金属硫化物。
③常温下硫黄粉易与汞反应:Hg+S
HgS,若不慎洒落金属汞,可用硫黄粉覆盖。
(2)硫与热的碱溶液反应为3S+6NaOH
2Na2S+Na2SO3
+3H2O,硫既表现氧化性又表现还原性。
用CS2或热的烧碱溶液均能洗涤附着在试管内壁上的硫,分别简述洗涤原理。
提示:硫黄易溶于CS2,所以可用CS2洗涤试管内壁上的硫。硫能与热的烧碱溶液反应生成可溶于水的Na2S和Na2SO3,从而达到除硫的目的。
典例剖析
下列说法中正确的是( )。
A.硫是一种淡黄色的能溶于水的固体
B.硫元素的失电子能力比氧元素的强
C.硫与铜反应生成CuS,表现了硫单质的氧化性
D.硫在空气中燃烧生成二氧化硫,硫在过量氧气中燃烧生成三氧化硫
答案:B
解析:A项,硫是一种黄色固体,难溶于水,错误;B项,与同主族的氧元素相比,硫元素的原子多一个电子层,失电子能力相对较强,正确;C项,硫与铜反应时,硫得电子做氧化剂,但反应产物为Cu2S,错误;D项,硫在空气中和氧气中燃烧都只生成二氧化硫,燃烧产物与氧气用量无关,只是在空气中燃烧发出淡蓝色火焰,而在纯氧中燃烧发出蓝紫色火焰,错误。
特别提醒
(1)无论氧气是否过量,硫在氧气或空气中燃烧都只能生成SO2,不能生成SO3。
(2)硫与O2等较活泼非金属反应时表现还原性,硫与H2、金属反应时表现氧化性。
(3)硫单质与变价金属反应时生成低价态金属硫化物,氯气与变价金属反应时生成高价态金属氯化物,反应产物均与反应物的用量无关,故氧化性:Cl2>S。
学以致用
1.(双选)对于反应3S+6KOH
2K2S+K2SO3+3H2O,下列说法正确的是( )。
A.S是氧化剂,KOH是还原剂
B.还原剂与氧化剂的质量之比是1∶2
C.氧化产物和还原产物的物质的量之比为3∶2
D.若3
mol硫完全反应,则反应中共转移4
mol电子
答案:BD
解析:在反应3S+6KOH
2K2S+K2SO3+3H2O中,还原剂和氧化剂都是S;还原剂与氧化剂的质量之比为1∶2;氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2;3
mol硫完全反应时,有1
mol
S转化为亚硫酸钾,转移4
mol电子。
2.下列化合物能由两种单质直接化合而成的是( )。
A.Fe2S3
B.CuS
C.FeCl2
D.FeCl3
答案:D
解析:S与变价金属反应,一般生成低价态金属硫化物,如Fe、Cu与S反应分别生成FeS、Cu2S,而Cl2的氧化性强,与变价金属反应,一般生成高价态金属氯化物,如Fe、Cu与Cl2反应分别生成CuCl2、FeCl3,故D正确。
二
二氧化硫的性质实验探究
重难归纳
SO2和CO2都可使澄清石灰水变浑浊,当两者同时存在时如何检验?
提示:
典例剖析
下列实验能证明气体中存在SO2的是( )。
A.能使澄清石灰水变浑浊
B.能使湿润的蓝色石蕊试纸变红
C.通入足量的NaOH溶液中,然后滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,该沉淀溶于稀盐酸
D.通入新制氯水中,能使新制氯水褪色,然后滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成
答案:D
解析:CO2、SO2都属于酸性氧化物,性质上有相似之处,如两者都具有酸性氧化物的通性,都能使澄清石灰水先变浑浊后变澄清,在碱性环境中,通入BaCl2溶液中均产生能溶于稀盐酸的沉淀等。但SO2通入新制氯水中发生反应:SO2+Cl2+2H2O
==H2SO4+2HCl,使新制氯水褪色,然后滴加BaCl2溶液产生白色沉淀,CO2不具备该性质,故选D。
学以致用
1.检验SO2气体中是否混有CO2气体,可采用的方法是( )。
A.通过品红溶液
B.通过澄清石灰水
C.先通过NaHCO3溶液,再通过澄清石灰水
D.先通过足量酸性KMnO4溶液,再通过澄清石灰水
答案:D
解析:要正确解题必须先做到以下两点:(1)理解题意,本题要检验的是CO2,且CO2又是混在SO2气体中。(2)要掌握SO2与CO2性质上的相似点与不同点。如通过澄清石灰水都能生成白色沉淀(CaSO3和CaCO3),又如遇NaOH溶液都能发生反应,这便是它们性质上的相似点。它们性质上又存在不同点,如SO2具有漂白性从而能使品红溶液褪色,而CO2不具备漂白性;又如在通过NaHCO3溶液时,由于酸性H2SO3>H2CO3,所以SO2与NaHCO3溶液反应能放出CO2,而CO2却无法与NaHCO3反应;再如由于SO2具有还原性,在通过酸性KMnO4溶液时会发生反应:5SO2+2KMnO4+2H2O==K2SO4+2MnSO4
+2H2SO4,而CO2却不具备这种还原性。
若对本题选项稍加分析,A项检验的是SO2而不是CO2,B项中不管是否混有CO2,溶液均变浑浊,C项中不管是否混有CO2,均有白色沉淀生成,唯有D项在通过酸性KMnO4溶液时混合气体中仅SO2被吸收,再通过澄清石灰水若有浑浊现象,说明混有CO2;若无浑浊现象,说明不混有CO2。综上分析,D项正确。
2.如图是研究二氧化硫性质的微型实验装置。现用60%硫酸与亚硫酸钠晶体反应制取SO2气体,加入药品后在培养皿上盖上玻璃片,实验现象很明显,且不易污染空气。下列说法中错误的是( )。
A.紫色石蕊溶液变蓝色
B.品红溶液褪色
C.溴水褪色
D.含酚酞的NaOH溶液红色变浅
答案:A
解析:SO2的水溶液显酸性,能使紫色石蕊溶液变红,故A错误;
SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,B正确;SO2具有还原性,与溴水发生反应:Br2+SO2+2H2O==H2SO4+2HBr,使溴水褪色,
C正确;SO2能与NaOH溶液反应生成Na2SO3,使红色变浅或褪色,D正确。
规律总结
SO2和氯水的漂白性比较。
(1)
紫色石蕊溶液—
(2)SO2和氯水都能使品红溶液褪色,可以用加热法区别它们漂白后的溶液。
品红溶液—
(3)通入Cl2或SO2都可使含酚酞的NaOH溶液褪色,前者褪色的原因可能有两种,一种是因为Cl2与H2O反应生成了具有漂白性的物质,另一种是酸中和了NaOH溶液;后者是因为SO2为酸性氧化物,能与NaOH反应。
1.下列关于硫的叙述正确的是( )。
A.硫的化学性质比较活泼,所以硫在自然界中仅以化合态存在
B.分离黑火药中的硝酸钾、木炭、硫黄要用到二硫化碳、水及过滤操作
C.硫与金属单质反应时做氧化剂,与非金属单质反应均做还原剂
D.硫单质在常温下不与任何物质反应
答案:B
解析:硫单质比较活泼,但在自然界中也有游离态的硫,A项错误;黑火药中的硫黄溶于CS2后过滤,将滤液蒸发得到晶体硫,滤渣再加水溶解过滤,新的滤渣为木炭,蒸发滤液,浓缩结晶得到硝酸钾,B项正确;硫与金属单质、H2反应时做氧化剂,与O2等强氧化性非金属单质反应时做还原剂,C项错误;常温下,硫单质可以与汞等物质反应,D项错误。
2.下列溶液不能区别SO2和CO2气体的是( )。
①澄清石灰水 ②酸性KMnO4溶液 ③溴水 ④品红溶液
A.①②③④
B.②③④
C.①
D.①②
答案:C
解析:CO2和SO2通入澄清石灰水中,都是先生成白色沉淀,气体过量时沉淀又溶解,所以澄清石灰水不能区别这两种气体;SO2具有还原性,能使酸性KMnO4溶液褪色,也能使溴水褪色,而CO2不能,所以酸性KMnO4溶液和溴水能区别这两种气体;SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,而CO2不能,所以品红溶液能区别这两种气体。
3.下列说法中不正确的是( )。
A.SO2通入酸性高锰酸钾溶液中紫红色褪去
B.SO2可以用作食品添加剂,但应按照标准规定合理使用
C.SO2通入Ca(OH)2溶液产生白色沉淀
D.SO2通入氯水中无明显现象
答案:D
解析:SO2具有还原性可以被酸性高锰酸钾、Cl2等氧化剂氧化成
,A项正确,D项错误;二氧化硫可以作食品添加剂,但应按照标准规定合理使用,B项正确;SO2通入Ca(OH)2溶液产生白色沉淀CaSO3,C项正确。
4.SO2与CO2的性质既有相似之处,又有不同之处。
(1)若将CO2持续不断地通入Ba(OH)2溶液,有关实验现象为
。?
若将SO2持续不断地通入Ba(OH)2溶液,有关反应的化学方程式为 , 。?
(2)在BaCl2溶液中通入SO2气体,未见沉淀生成,若再通入下列两种气体:
A.Cl2 B.H2S
均会产生沉淀。回答下列问题:
①通入两种气体时产生的沉淀分别是
A. ,B. 。?
②用离子方程式表示A和B产生沉淀的原因:
A?
;?
B
。?
解析:(1)CO2和SO2都为酸性氧化物,与Ba(OH)2反应分别生成BaCO3和H2O、BaSO3和H2O,继续通入过量的CO2和SO2,则分别生成Ba(HCO3)2和Ba(HSO3)2。
(2)Cl2与SO2在BaCl2水溶液中发生反应为SO2+Cl2+2H2O==
H2SO4+2HCl,H2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2HCl;H2S与SO2发生反应为2H2S+SO2==3S↓+2H2O。(共13张PPT)
实验活动4
用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子
一、实验准备
(一)实验目的
1.用化学沉淀法去除粗盐中的Ca2+、Mg2+
和
。
2.熟练掌握溶解、过滤、蒸发等操作,认识化学方法在物质分离和提纯中的重要作用。
(三)实验用品
1.仪器:托盘天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、漏斗、滤纸、蒸发皿、坩埚钳、铁架台(带铁圈)、石棉网(或陶土网)、酒精灯、火柴。
2.药品:粗盐、蒸馏水、0.1
mol·L-1
BaCl2溶液、20%
NaOH溶液、饱和Na2CO3溶液、6
mol·L-1盐酸、pH试纸。
二、探究过程
(一)实验步骤
1.用托盘天平称取5
g粗盐,放入100
mL烧杯中,然后加入20
mL蒸馏水,用玻璃棒搅拌,使粗盐全部溶解,得到粗盐水。
2.向粗盐水中滴加过量的BaCl2溶液(约2~3
mL),使
与Ba2+完全反应生成BaSO4沉淀,将烧杯静置。
5.用与第3步类似的方法分别检验Mg2+、Ca2+和Ba2+是否沉淀完全。
6.将烧杯静置,然后过滤,除去生成的沉淀和不溶性杂质。
7.向所得滤液中滴加盐酸,用玻璃棒搅拌,直到没有气泡冒出,并用pH试纸检验,使滤液呈中性或微酸性。
8.将滤液倒入蒸发皿中,用酒精灯加热,同时用玻璃棒不断搅拌。当蒸发皿中出现较多固体时,停止加热,利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。
9.用坩埚钳将蒸发皿夹持到石棉网(或陶土网)上冷却,得到去除了杂质离子的精盐。
(二)数据处理
1.实验现象:
2.结论:
答案:略。
(三)实验注意事项
1.过滤操作中的注意点:一贴、二低、三靠。
2.在蒸发滤液的过程中,要用玻璃棒搅拌,目的是防止由于溶液局部温度过高,造成液体飞溅;在滤液接近蒸干时,应停止加热,利用蒸发皿的余热蒸干。
三、思考与交流
1.本实验中加入试剂的顺序是什么?
答案:顺序1.氯化钡溶液→氢氧化钠溶液→碳酸钠溶液→盐酸;顺序2.氢氧化钠溶液→氯化钡溶液→碳酸钠溶液→盐酸。顺序3.氯化钡溶液→碳酸钠溶液→氢氧化钠溶液→盐酸。
2.为什么每次所加的试剂都要略微过量?第7步加入盐酸的目的是什么?
答案:加入过量的目的是将杂质离子除尽。第7步加入盐酸的目的是将过量的碳酸钠和氢氧化钠转化为氯化钠。
3.第6步和第7步的操作顺序能否颠倒?为什么?
答案:不能颠倒,如果顺序颠倒,生成的碳酸钙和氢氧化镁沉淀又会溶解到溶液中,使除杂失败。(共46张PPT)
第三节 无机非金属材料
目
标
素
养
1.掌握硅酸盐的化学性质。
2.了解硅酸盐产品和新型无机非金属材料。
3.了解硅和二氧化硅的结构、性质和用途。
4.了解二氧化硅与二氧化碳有关性质的对比。
5.重点了解硅酸盐等无机非金属材料的基本组成、性能和用途。
6.了解硅酸盐的空间结构,根据结构的特殊性,了解硅酸盐的物理性质与化学性质的影响因素。
7.记住玻璃、水泥、陶瓷的制备原料。
8.了解新型无机非金属材料的性质特点。
知
识
概
览
一、三种硅酸盐产品的对比
点拨
传统无机非金属材料在原料、工艺、产品成分等方面的共同特点是①以含硅物质为原料;②都经过高温烧制;③产品成分均为硅酸盐。
水玻璃成分与玻璃的成分相同吗?
提示:Na2SiO3的水溶液称水玻璃,因此水玻璃与玻璃的成分不相同。
二、单质硅、二氧化硅与半导体材料
1.半导体材料。
(1)特点:特指导电能力介于 导体 与 绝缘体 之间的一类材料。?
(2)实例:现在最广泛使用的半导体材料是 硅 。?
2.硅的存在。
3.硅的工业制备。
(1)制粗硅。
用焦炭在高温下还原二氧化硅可得粗硅,化学方程式为
(2)粗硅精炼。
粗硅在高温下与HCl反应生成三氯硅烷,三氯硅烷再经H2还原制得高纯度的硅,化学方程式为
4.二氧化硅。
(1)存在:SiO2广泛存在于自然界中,是沙子、石英的主要成分。纯净的SiO2又称水晶。
(2)化学性质。
SiO2是一种酸性氧化物,但SiO2不能与水反应生成相应的酸。
①具有酸性氧化物的通性:
a.常温下SiO2与强碱溶液反应生成盐和水:
b.高温下SiO2与碱性氧化物反应生成盐:
③特性:与氢氟酸(HF)反应SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O。此反应常被用来刻蚀 玻璃 。?
三、新型无机非金属材料
1.高纯硅具备 半导体性能 ,可以制成计算机、通信设备的芯片等。?
2.二氧化硅可以生产通信量大的 光导纤维 。?
3.新型陶瓷中的 高温结构陶瓷 ,如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷; 透明陶瓷 ,如氧化铝陶瓷、氧化钇陶瓷等。?
4.碳纳米材料,主要包括 富勒烯 、 碳纳米管 、
石墨烯 等。?
盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶为什么不能使用玻璃塞?
提示:因为常温下氢氧化钠与玻璃中的二氧化硅缓慢地发生反应生成矿物胶硅酸钠,使瓶口与瓶塞黏在一起。反应的化学方程式为SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O。
一
硅酸盐和传统无机非金属材料
重难归纳
1.性质。
(1)多数硅酸盐难溶于水,常见易溶于水的硅酸盐有Na2SiO3、K2SiO3等。
(2)一般硅酸盐硬度高,耐高温,难分解。
(3)硅酸酸性弱,且不溶于水,所以硅酸盐能与酸反应。
2.硅酸钠。
(1)物理性质:可溶于水,水溶液俗称“水玻璃”。“水玻璃”具有很强的黏合性,是建筑行业常用的黏合剂。
(2)化学性质:易与酸反应。
根据反应SiO2+Na2CO3
CO2↑+Na2SiO3,能判断硅酸的酸性比碳酸强吗?
提示:不能。“强酸制弱酸”一般用于水溶液中的反应。该反应由SiO2生成CO2是在高温下进行的,不是在水溶液环境中进行的。反应能发生是因为产物CO2是气态能脱离反应体系,使反应正向进行。
典例剖析
硅酸盐具有特殊的性质与应用,回答下列问题:
(1)硅酸盐材料是传统无机非金属材料,下列产品属于硅酸盐的是 (填序号)。?
①玻璃 ②陶瓷 ③石英玻璃 ④硅芯片 ⑤光导纤维 ⑥水泥 ⑦砖瓦
(2)在炼铁、生产水泥、制备玻璃时,都需要的原料是 。
(3)向Na2SiO3溶液中通入CO2气体,现象是 ,化学方程式为 ? ?? ??? ,说明酸性 > 。
(4)我国成功地发射了“嫦娥一号”探测卫星,对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测。月球上的主要矿物有辉石[CaMgSi2O6]、斜长石[KAlSi4O8]和橄榄石[Mg2Fe2SiO6]等,则橄榄石中铁为 价,辉石、斜长石及橄榄石属于
(填“氧化物”“混合物”或“硅酸盐”),辉石 (填“难”或“易”)溶于水。?
答案:(1)①②⑥⑦
(2)碳酸钙(或CaCO3)
(3)生成白色沉淀 Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3或Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3 H2CO3 H2SiO3
(4)+2 硅酸盐 难
学以致用
1.下列有关普通玻璃的说法不正确的是( )。
A.制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英砂
B.玻璃在加热熔化时有固定的熔点
C.普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅
D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,是为了防止烧碱与二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口黏在一起
答案:B
解析:普通玻璃以纯碱、石灰石和石英砂为原料,经混合、粉碎,在玻璃窑中熔融制得,A正确;玻璃是混合物,没有固定的熔点,B错误;普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3、SiO2,C正确;二氧化硅能与NaOH溶液反应生成Na2SiO3,Na2SiO3具有很强的黏合性,因此盛NaOH等强碱性溶液的试剂瓶不得用玻璃塞,D正确。
2.下列说法正确的是( )。
A.制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石
B.普通玻璃是电的绝缘体,这种透明的固体物质熔点很低
C.等物质的量的SiO2与CaCO3在高温下煅烧,残留物质为混合物
D.石英玻璃能经受温度剧变且能抵抗酸碱的腐蚀
答案:A
二
硅、二氧化硅、新型无机非金属材料
重难归纳
1.硅的特殊性质
(1)一般情况,非金属单质熔、沸点低,硬度小,但晶体硅熔、沸点高,硬度大;非金属单质一般不导电,但Si为半导体,有一定的导电能力。
(2)非金属单质一般不与非氧化性酸作用,但Si却能与HF作用:Si+4HF==SiF4↑+2H2↑。
规律总结
2.二氧化硅的特性
(1)SiO2是一种酸性氧化物,但它不溶于水,不能直接用它与水反应来制取H2SiO3。
(2)非金属氧化物的熔、沸点一般较低,但SiO2的却很高。
(3)酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能与HF作用:
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O。
3.二氧化碳和二氧化硅的比较
(1)碳在自然界中有稳定的单质,硅却没有,能否说明硅的化学性质比碳活泼?
提示:不能。对比硅和碳的化学性质可知硅的活泼性不如碳的活泼性强。
(2)电炉中制粗硅的反应是SiO2+2C
Si+2CO↑,从氧化还原角度分析,氧化剂、还原剂分别是什么,其物质的量的比值是多少?
提示:氧化剂是SiO2,还原剂是C,氧化剂与还原剂的物质的量之比等于1∶2。
典例剖析
1.关于硅的化学性质的叙述中,不正确的是( )。
A.在常温下,不与任何酸反应
B.在常温下,可与强碱溶液反应
C.在加热条件下,能与氧气、氯气反应
D.硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体
答案:A
解析:A项,在常温下,Si能与氢氟酸反应,不正确;Si在常温下能与强碱溶液反应,加热条件下也能与Cl2、O2等反应,B、C正确;单质硅有晶体硅和无定形硅两种,D正确。
2.关于二氧化硅,下列叙述正确的是 (填序号)。?
①化学性质不活泼,熔融氢氧化钠固体可用石英坩埚
②是酸性氧化物,溶于水显酸性,不溶于任何酸
③物理性质与CO2相似
④水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2
⑤光导纤维在强碱性条件下易发生“断路”
答案:④⑤
解析:①SiO2化学性质稳定,能与NaOH发生反应,熔融NaOH固体不能用石英坩埚,①不正确;②SiO2属于酸性氧化物,与H2O不反应,但能与HF反应,②不正确;③SiO2与CO2结构不同,物理性质差别很大,③不正确;④正确;⑤光导纤维主要成分为SiO2,SiO2能与碱反应,因此易发生“断路”,⑤正确。
学以致用
1.科学家提出硅是“21世纪的能源”,这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法中正确的是( )。
A.硅的化学性质很稳定,常温下不能与其他物质发生反应
B.硅在自然界中的含量很大,自然界中存在大量的单质硅
C.高纯度的硅被用于制作计算机芯片
D.高纯度的硅常被用来制造光导纤维
答案:C
解析:硅的化学性质很稳定,但在常温下能与强碱溶液、HF、F2等反应,A不正确;自然界中硅以化合态形式存在,没有单质硅,B不正确;SiO2用于制造光导纤维,而不是Si,D不正确。
2.二氧化硅是玻璃的主要成分之一。下列说法不正确的是
( )。
A.二氧化硅是一种熔点高、硬度大的非金属氧化物
B.二氧化硅为酸性氧化物,能与水反应生成硅酸
C.实验室不能用磨口玻璃塞试剂瓶盛放氢氧化钠溶液
D.氢氟酸能腐蚀玻璃,不能用玻璃瓶盛放氢氟酸
答案:B
解析:二氧化硅是硅原子和氧原子按1∶2的数目比形成的具有立体网状结构的晶体,是熔点高、硬度大的固体;二氧化硅是一种不溶于水的酸性氧化物,与水不反应;磨口玻璃塞中的二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应,生成具有黏性的硅酸钠,容易使玻璃塞与瓶口黏结在一起;氢氟酸能腐蚀玻璃,不能用玻璃瓶盛装氢氟酸,常用塑料瓶盛装氢氟酸。
1.下列关于无机非金属材料的说法不正确的是( )。
A.传统无机非金属材料是玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料
B.新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点,具有极大强度
C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐
答案:D
解析:新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料易碎、强度不够等缺点,并且具有特殊结构、特殊功能;新型无机非金属材料的主要成分并不一定是硅酸盐,如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。
2.下列关于碳和硅的叙述中,不正确的是( )。
A.氧化物都能与碱溶液反应
B.单质在加热时都能与氧气反应
C.碳和硅两种元素都有能导电的单质
D.常温下,碳和硅的单质化学性质都不活泼
答案:A
解析:碳的氧化物有CO和CO2,CO不能与碱溶液反应。
3.光导纤维的主要成分是( )。
A.Si
B.SiO2
C.Na2SiO3
D.SiCl4
答案:B
解析:光导纤维的主要成分为SiO2。
4.(双选)下列说法中正确的是( )。
A.SiO2溶于水显酸性
B.SiO2是一种熔点高、硬度大的非金属氧化物
C.光导纤维导电能力很强,是一种很好的通信材料
D.SiO2是一种酸性氧化物,它可以与NaOH溶液反应
答案:BD
解析:SiO2不溶于水也不与水反应,A项错误;B项正确;光导纤维不导电,C项错误;SiO2是酸性氧化物,能与强碱反应,D项正确。
5.下列离子方程式书写不正确的是( )。
答案:D
解析:BaCO3不能在酸性环境中存在,即CO2与Ba(NO3)2溶液不反应。
6.露置于空气中一段时间后的水玻璃会变浑浊。向此浑浊溶液中加入稀盐酸,会生成白色沉淀,同时伴随有气泡产生。用化学方程式解释产生上述现象的原因。
(1)溶液变浑浊:?
。?
(2)生成白色沉淀:?
。?
(3)产生气泡:?
。?(共65张PPT)
第2课时 氨和铵盐
一、氨
1.氨气的物理性质。
点拨
NH3极易溶于水,可由喷泉实验证实,实验室收集NH3只能用向下排空气法收集。
2.氨气极易溶于水——喷泉实验。
喷泉实验的原理是什么?
提示:当气体接触外部的水或溶液时,由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应,从而使容器内气压迅速降低,在外界大气压作用下,外部液体迅速进入容器,通过尖嘴导管喷出,形成喷泉。
3.氨气的化学性质。
NH3—
点拨
NH3遇HCl产生白烟,可用浓盐酸检验NH3;NH3遇H2SO4无白烟,原因是H2SO4不易挥发。
4.氨水的性质。
氨水—
二、铵盐
1.概念:由 铵根离子 和 酸根离子 组成的盐。?
2.物理性质:绝大多数铵盐 易 溶于水。?
3.化学性质。
(1)不稳定性:铵盐受热 易分解 。?
4.
的检验:取少许样品(固体或溶液)与强碱(固体或溶液)共热,产生的气体能够使湿润的红色石蕊试纸 变蓝 。?
三、氨气的实验室制法
1.反应原理:
2.验满方法。
(1)使湿润的红色石蕊试纸 立即变蓝 ;?
(2)蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口时 产生大量白烟 。
3.收集方法: 向下排空气法 。?
实验室制备氨气通常采用什么净化装置?
提示:净化装置:通常用碱石灰干燥氨气,不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化钙干燥。
一
喷泉实验探究
重难归纳
1.喷泉实验的基本原理及装置。
(1)原理:气体在液体中溶解度很大,在短时间内产生足够的压强差,则打开弹簧夹后,大气压将烧杯内的液体压入烧瓶中,在尖嘴导管口形成喷泉。
(2)装置。
2.实验成功的关键。
(1)装置的气密性良好。
(2)烧瓶和气体必须是干燥的。
(3)氨气充满整个烧瓶。
3.两类常见形成的喷泉实验。
(1)极易溶于水的气体或易溶于水的气体(NH3、HCl、SO2等)与水可形成喷泉。
(2)酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH溶液也能形成喷泉。
(1)用上图甲装置完成喷泉实验的操作方法是什么?
(2)根据实验现象可说明NH3具有哪些性质?
(3)若用图乙所示装置进行NH3的喷泉实验,打开弹簧夹后,烧杯中的液体不能进入烧瓶。不能形成喷泉的原因是什么?如何操作可形成喷泉?
提示:(1)挤压胶头滴管,打开弹簧夹。
(2)NH3极易溶于水,NH3溶于水溶液呈碱性。
(3)导管中存在一段空气使NH3与水不能接触溶解,因此不能形成喷泉。
可使NH3受热膨胀,排出导管中的空气,使NH3与水接触;或使NH3受冷收缩,使导管中的空气进入烧瓶,水与NH3接触,均可形成喷泉。操作方法有:用热毛巾焐住圆底烧瓶底部;在烧瓶底部淋一些热水;用冰袋包住烧瓶底部;在烧瓶底部淋少量酒精等。
特别提醒
液氨与氨水的比较:
注意:氨水的密度比水的小,氨水越浓,其密度越小。氨水中氮元素主要以NH3·H2O的形式存在,但氨水的溶质是NH3而非NH3·H2O,计算氨水的浓度时按NH3计算。
典例剖析
如图,同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3、②NO2,进行喷泉实验。经充分反应后,圆底烧瓶内溶质的物质的量浓度( )。
?
A.①>②
B.①<②
C.①=②
D.不能确定
答案:C
学以致用
1.如图是某课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。下列有关操作不可能引发喷泉现象的是( )。
A.挤压装置①的胶头滴管使水全部进入烧瓶,片刻后打开弹簧夹
B.挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶,片刻后打开弹簧夹
C.用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开弹簧夹
D.向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开弹簧夹
答案:B
解析:氯气能溶于水中,使烧瓶中的气体压强减小,故能形成喷泉;氢气不溶于水,也不与氢氧化钠反应,所以烧瓶中的气体压强不会有明显的变化,故不能形成喷泉;用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气,使锥形瓶中液体进入烧瓶中,氨气极易溶于水,烧瓶中的气体压强就会减小,故能形成喷泉;浓硫酸溶于水时放热,使得浓氨水受热分解产生的氨气与氯化氢气体反应,烧瓶中的气体压强就会减小,故能形成喷泉。
2.取一干燥烧瓶,用排空气法收集氨气,做喷泉实验。当水充满约整个烧瓶容积的
后,喷泉停止。烧瓶内的氨水的物质的量浓度约为(按标准状况下计算)( )。
A.1
mol·L-1
B.0.029
mol·L-1
C.0.045
mol·L-1
D.不能确定
答案:C
规律总结
常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如下表:
二
铵盐的性质探究
重难归纳
1.铵盐受热分解不一定产生NH3,如NH4NO3受热可能发生爆炸,反应有N2生成。
2.铵盐与碱反应的离子方程式书写的三种情况。
如下图将氯化铵固体加热,观察发生的现象,结果发现氯化铵先受热分解,后又重新化合生成氯化铵,该反应是不是可逆反应?
?
加热氯化铵固体的实验
提示:氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢气体,这两种气体遇冷又重新化合为氯化铵,由于前后反应条件不一致,所以氯化铵受热分解与重新化合不是可逆反应。
典例剖析
试管中盛有白色晶体,检验它是不是铵盐的方法中不可行的是( )。
A.加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
B.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的pH试纸放在试管口
C.加氢氧化钠溶液,加热,将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口
D.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
答案:A
解析:NH3遇湿润的pH试纸测得其pH大于7,遇浓盐酸生成白烟,使湿润的红色石蕊试纸变蓝;加热铵盐不一定有氨气逸出。
学以致用
为了检验某固体物质中是否含有N,你认为下列试纸或试剂一定用不到的是( )。
①蒸馏水 ②NaOH溶液 ③红色石蕊试纸
④蓝色石蕊试纸 ⑤稀硫酸
A.①⑤
B.④⑤
C.①③
D.①②④
答案:B
解析:检验
时,先将固体物质溶解,用到蒸馏水;再向溶液中滴入碱液,用到NaOH溶液;加热检验是否产生NH3,用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近反应容器口。
三
氨气的实验室制备方法
重难归纳
铵盐与碱反应可生成氨气,在实验室里常利用这一原理来制备氨气。
1.实验原理:固体氯化铵与氢氧化钙混合加热制得。
2.实验装置:利用固体与固体加热制气体的装置(见下图)(与实验室制备氧气的发生装置相同)。
3.收集:用向下排空气法(因为氨气的密度小于空气的密度)。
4.干燥:碱石灰(CaO和NaOH的混合物)。
5.检验是否收集满的两种方法:一种是将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,若试纸变蓝,则说明已收集满;另一种方法是用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有白烟产生,则说明已收集满。
特别提醒
(1)制氨气所用的铵盐不能用硝酸铵、碳酸铵等。因为加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性分解反应(2NH4NO3
2N2↑+O2↑+4H2O),发生危险;而碳酸铵受热易分解产生CO2,使生成的氨气中有较多CO2杂质。
(2)Ca(OH)2不能用NaOH、KOH代替,原因是:
①NaOH、KOH具有吸湿性,易结块,不利于产生NH3。
②NaOH、KOH在高温下均能腐蚀试管。
(3)干燥剂可用碱石灰或CaO固体或NaOH固体,不能用酸性干燥剂(如浓硫酸、P2O5)、无水CaCl2等,因为它们均能与NH3发生反应。
(4)NH3极易溶于水,制备时尽可能使其不与水接触以减少损失和防止倒吸现象发生。
(5)管口塞棉花的目的是防止氨与空气发生对流而使收集的氨气不纯。
(1)快速制取氨气的方法及对应的化学方程式是什么?实验装置有哪些?
提示:
(2)根据氨气的制备装置,思考下列问题:
?
①用该装置还可以制备哪些气体?
②氨气中含有水蒸气,可以用浓硫酸干燥吗?
③能否将收集气体的小试管换为一带有单孔塞子的集气瓶?
提示:①氨气的发生装置还可以用来制取O2等。
②不能。浓硫酸能与氨气反应,生成铵盐,应用碱石灰干燥氨气。
③不能。这样瓶内的空气无法排出,容易发生危险,且收集的氨气不纯。
典例剖析
(双选)已知氨气可与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用下图中的装置(省略夹持装置)可以实现该反应,实验时C中粉末逐渐变为红色,D中出现无色液体。下列有关说法正确的是( )。
A.试管A中加入的试剂为NH4Cl固体
B.NH3与CuO的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2
C.装置B中加入的物质可以是碱石灰或无水氯化钙
D.装置D中液体可以使干燥的红色石蕊试纸变蓝
答案:BD
解析:试管A中加入NH4Cl固体,NH4Cl受热易分解生成NH3和HCl,但在试管口附近两者又结合生成NH4Cl,故A错误;2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O为氧化还原反应,CuO为氧化剂,NH3为还原剂,则氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2,故B正确;装置B的作用为干燥NH3,应加入碱石灰等碱性固体干燥剂,由于氨气能与无水氯化钙结合生成CaCl2·8NH3,所以不能用无水氯化钙干燥,故C错误;反应生成的氮气及水蒸气和未反应的氨气均会从装置C进入装置D中,由于氨气极易溶于水,则D中收集到的是氨水,溶液呈碱性,所以D中的液体可以使干燥的红色石蕊试纸变蓝,故D正确。
学以致用
1.实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置,其中正确的是
( )。?
A.①是氨气发生装置
B.③是氨气发生装置
C.②是氨气吸收装置
D.④是氨气收集、检验装置
答案:B
解析:装置①中NH4Cl受热易分解生成NH3和HCl,但在试管口附近两者又能结合生成NH4Cl,选项A错误;装置②中的漏斗放置过低,不能防止倒吸,选项C错误;装置④中的试管口应放一团干燥的棉花,以防氨气与空气对流,从而收集到较纯的NH3,选项D错误。
2.以下三个装置均可制得NH3:
(1)实验室制NH3的装置是 。?
(2)按下表写出装置A、B、C中应加入的物质与反应原理。
(3)装置C中棉花的作用是??
。?
答案:(1)C
(2)
(3)可减小NH3与空气的对流速度,收集到比较纯净的NH3,同时避免污染空气
答案:B
2.某同学在实验室中发现了一瓶无色而有刺激性气味的气体,根据气味判断可能是氨气,但不能确定是氨气。下列提供的方法中,能帮他检验该气体是否为氨气的是( )。
A.将湿润的红色石蕊试纸放在打开的瓶口
B.将湿润的蓝色石蕊试纸放在打开的瓶口
C.用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近打开的瓶口
D.将干燥的红色石蕊试纸放在打开的瓶口
答案:A
解析:检验氨气的方法,一是用湿润的红色石蕊试纸(或石蕊溶液),二是用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近盛有待检验气体的瓶口。
3.以下有关氨及铵盐的叙述中,不正确的是( )。
A.铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰混合施用
B.氨的喷泉实验体现了氨的溶解性和氧化性
C.实验室里常用固体氯化铵与氢氧化钙反应制取少量氨气
D.氨具有还原性,一定条件下可与氧化性的物质如氧气发生反应
答案:B
解析:氨的喷泉实验证明氨极易溶于水,不能体现氨的氧化性。
4.下列说法中正确的是( )。
A.所有铵盐受热均可以分解,产物均有NH3
B.所有铵盐都易溶于水,所有铵盐中的N均呈-3价
C.NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热时反应的离子方程式为
D.NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离
答案:C
解析:A项,有的铵盐受热分解产生氨气(如NH4Cl),有的铵盐受热分解不产生氨气(如硝酸铵在一定温度下分解生成N2);D项,可用加热法分离NH4Cl和某些固体(不分解、不升华的固体)的混合物,但其过程为NH4Cl先受热分解,再降温化合,而不是升华。
5.(双选)下列离子方程式书写正确的是( )。
答案:CD
6.标准状况下把V体积氨气溶于1体积水中得到氨的饱和溶液,试完成下列填空。
(1)NH3通入水中发生的反应为?
。?
(2)氨水中存在的分子有?
。?
(3)氨水中存在的离子有
。?
(4)所得氨水的质量分数为
。?(共39张PPT)
章末核心素养整合
一、不同价态含硫物质之间的相互转化
二、氮及其化合物之间的相互转化
图中序号所代表反应的化学方程式为
三、硅及其化合物之间的相互转化
图中序号所代表反应的化学方程式为
专题一
SO2性质的多面性
将SO2通入下列溶液中,观察到的现象及体现的SO2的性质如表所示。
【典型例题1】某化学兴趣小组为探究二氧化硫的性质,按如图所示装置进行实验。
请回答下列问题:
(1)装置A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是 ,反应的化学方程式为 ?
。?
(2)装置B中的现象是
,反应的离子方程式为 ?
。?
(3)装置C中的现象是 ,该现象说明二氧化硫具有的性质是 。?
(4)装置D的目的是探究二氧化硫与品红作用的可逆性,写出实验操作及现象:?? 。?
(5)尾气可采用 溶液吸收。?
(3)溶液中出现淡黄色浑浊 氧化性
(4)品红溶液褪色后,关闭分液漏斗的旋塞,点燃酒精灯加热,溶液恢复红色
(5)氢氧化钠(其他合理答案也可)
解析:(1)蒸馏烧瓶内反应的化学方程式:Na2SO3+H2SO4(浓)
==Na2SO4+SO2↑+H2O。(2)二氧化硫具有还原性,能被酸性高锰酸钾溶液氧化为硫酸根离子,高锰酸根离子被还原为锰离子,高锰酸钾溶液由紫红色变为无色。(3)二氧化硫具有氧化性,能与硫化钠溶液反应生成单质硫;溶液中产生淡黄色浑浊。(4)二氧化硫具有漂白性,能使品红溶液褪色,褪色后的溶液加热时,恢复原来的红色。(5)二氧化硫气体有毒,尾气常用氢氧化钠溶液等碱性物质吸收。
特别提醒
与亚硫酸钠反应制备SO2气体时,用70%左右的浓硫酸而不用98.3%的浓硫酸或稀硫酸的原因:若用98.3%的浓硫酸,因其含水少,硫酸主要以分子形式存在,H+浓度很小,难以反应。若用稀硫酸,含水量多,因SO2易溶于水,不利于SO2的逸出。
专题二
浓硫酸的性质及
的检验
1.浓硫酸的性质:在涉及H2SO4的反应时,要注意分析浓度不同时的反应情况:
(1)Zn与浓硫酸反应时,如果Zn过量,随着H2SO4浓度减小,当浓硫酸变成稀硫酸时,Zn与稀硫酸反应生成H2,最终得到SO2和H2的混合气体。
(2)Cu与浓硫酸反应时,如果Cu过量,随着H2SO4浓度的减小,当浓硫酸变成稀硫酸时,两者将不再反应。
(3)常温下浓硫酸使Fe、Al钝化,若加热或将浓硫酸稀释,则可以继续反应:
【典型例题2】为了检验某溶液中是否含有S,下列操作最合理的是( )。
A.先用盐酸酸化,再加BaCl2溶液
B.先用硝酸酸化,再加BaCl2溶液
C.加入用硝酸酸化的BaCl2溶液
D.先用盐酸酸化,再加Ba(NO3)2溶液
答案:A
专题三
硫及其化合物之间的转化?
1.不同价态含硫物质之间的转化。
(1)不同价态含硫物质之间的转化是通过氧化还原反应实现的。
(2)硫元素化合价升高和降低时一般升高或降低到其相邻的价态。
(3)含高价态硫元素的物质与含低价态硫元素的物质反应时,一般生成中间价态。如
(4)含相邻价态硫元素的物质间一般不发生氧化还原反应。如SO2与浓硫酸、S与H2S、S与SO2之间不发生氧化还原反应。
2.相同价态含硫物质之间的转化。
?
(1)相同价态含硫物质之间的转化是通过与酸或碱反应实现的。
(2)可从物质类别的角度认识相同价态含硫物质之间的转化。如SO2、Na2SO3、NaHSO3之间的转化代表着酸性氧化物、正盐、酸式盐之间的转化,可类比于CO2、Na2CO3、NaHCO3之间的转化;H2S、Na2S、NaHS之间的转化代表着二元弱酸、正盐、酸式盐之间的转化。
3.含硫物质的连续氧化。
H2S在少量氧气中燃烧时,生成水和硫单质;在足量O2中燃烧时,生成水和SO2。
【典型例题3】在下列物质转化中,A是一种正盐,D的相对分子质量比C的大16,E是酸。当X无论是强酸还是强碱时,都有如图所示转化关系,当X是强酸时,A、B、C、D、E均含同一种元素;当X是强碱时,A、B、C、D、E均含另一种元素。
请回答下列问题:
(1)A是 ,Y是 ,Z是 。?
(2)当X是强酸时,E是 ,写出B生成C的化学方程式:
? 。?
(3)当X是强碱时,E是 ,写出B生成C的化学方程式:
? 。?
解析:由D的相对分子质量比C的相对分子质量大16,易联想D与C相比,分子增加1个氧原子,则D可能是氧化物。E为酸,则E应为含氧酸,而Y是能提供“O”的物质,Y为O2,Z为H2O。A为正盐,与强酸或强碱反应生成的物质都能连续两次被氧化,最后得到一种含氧酸,可推知,A与强碱反应时,A可能是铵盐:
专题四
“4法”突破金属与HNO3反应的计算
【典型例题4】在某100
mL的混合液中,硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.4
mol·L-1、0.1
mol·L-1,向该混合液中加入1.92
g
铜粉,加热,待充分反应后,所得溶液中铜离子物质的量浓度(mol·L-1)是( )。
A.0.15
B.0.225
C.0.35
D.0.45
答案:B
【典型例题5】如图表示某些物质之间的转化关系,每个字母代表一种物质,部分产物已略去。A是一种酸式盐,也是一种常用的化学肥料,B是能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的无色气体,D是无色无臭气体。
回答下列问题:
(1)物质A的名称是 。?
(2)写出物质B的一种主要用途: 。
(3)写出实验室制取气体B的化学方程式: ;
写出工业上制取气体B的化学方程式: 。?
(4)写出下列反应的化学方程式:
B→E ;?
F→G 。?
答案:(1)碳酸氢铵
(2)制氮肥(或制硝酸或作制冷剂)
解析:A与NaOH固体加热反应生成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的无色气体B,B是NH3,A是铵盐,D是无色无臭气体,由B+D→E,E+D→F可推测D为O2,则E为NO,F为NO2,NO2与H2O反应生成HNO3(G),在加热条件下HNO3与木炭反应生成NO2和CO2,即C为CO2,A为NH4HCO3。
特别提醒
解无机框图推断题,首先寻找“突破口”。“突破口”常常是物质的颜色、状态、气味、用途、反应现象、反应条件、反应物特征性质以及反应类型等。如本题突破口有:
(1)颜色及特殊性质:与碱反应放出气体,推知铵盐和氨气(能使湿润红色石蕊试纸变蓝色),与酸和碱均反应放出气体的物质为弱酸酸式盐,如NH4HCO3、NH4HSO3、NH4HS等。
(2)物质用途:用作氮肥的盐可以是铵盐等。
(3)特征反应:氧化链形式
